一种封闭式跑道池微藻培养系统，由补碳区、培养区和除氧区组成，采用防雾膜和水封方式封闭。培养区底部设置了热交换管道，顶空设置了循环换气系统，在培养区内设置了生理、生化和营养元素的在线监测装置，实现了微藻培养的在线监测与控制。补碳区设置了增强式二氧化碳补气装置及藻液循环搅动装置。除氧区具有除氧和营养元素加料池的作用，底部设有鼓气除氧系统。补碳区和培养区互相贯通，除氧区单独封闭，培养液通过下流槽与补碳区和培养区连通。本发明具有投资小、规模易放大、补碳效果好、生物污染小等优点，可用于污水处理、二氧化碳捕集和余热利用，因此，具有显著的经济效益和良好的环境效益。